Salah satu manfaat yang bisa diperoleh dari mekanisme turbin angin adalah untuk menggerakkan aerator. Aerator merupakan alat yang digunakan pada
tambak-tambak untuk menghasilkan lebih banyak oksigen yang terlarut di dalam air.
Sistem aerasi bertujuan untuk membuat oksigen dapat terlarut dengan baik di dalam air melalui beberapa cara tertentu, sehingga membuat organisme yang
hidup di dalamnya dapat tumbuh lebih sehat dan mengalami pertumbuhan yang cepat. Ikan dan udang yang berada pada air dengan kandungan oksigen yang
tinggi akan lebih sehat, segar, cepat besar sehingga akan meningkatkan hasil panen dengan menekan angka kematian yang mungkin terjadi. Sistem aerasi
dengan menggunakan kincir paddlewheel aerator dan propeller aspirator pumps merupakan sistem aerasi yang paling banyak digunakan di dunia sekarang ini
Boyd, 1997. Turbin angin yang digunakan untuk simulasi adalah jenis turbin angin
sumbu vertikal. Turbin angin vertikal mempunyai beberapa keunggulan yaitu kecepatan sudu dan daya keluaran bisa diatur, bentuk sudu dapat dioptimalkan
secara aerodinamis dan efisiensinya dapat ditingkatkan ketika gaya aerodinamisnya maksimal Erich Hau, 2006.
Pada zaman dahulu sebelum perangkat komputer berkembang, beberapa peneliti di seluruh dunia merancang berbagai bentuk sudu turbin angin untuk diuji
dan dianalisa dengan bantuan terowongan angin wind tunnel. Cara pengujian ini membutuhkan biaya yang cukup mahal. Dengan bantuan perangkat lunak CFD,
para peneliti dapat menganalisa bentuk sudu lebih baik dan murah dengan hasil yang hampir sama bila dengan menggunakan terowongan angin wind tunnel.
Atas pertimbangan inilah, penulis akan melakukan simulasi bentuk sudu dan pengaruh jumlah sudu turbin angin sumbu vertikal agar turbin angin yang
akan dibuat nantinya dapat berfungsi secara optimal.
1.2 Perumusan Masalah
Dalam penelitian turbin angin sumbu vertikal tipe darrieus-H ini terkonsentrasi pada pengaruh jumlah sudu terhadap daya turbin angin yang dapat
digunakan untuk menggerakkan aerator. Daya yang dihasilkan dari turbin angin
Universitas Sumatera Utara
tentu bervariasi terhadap penggunaan jumlah sudu dan profil sudu yang akan digunakan serta kecepatan angin yang akan melalui turbin angin ini. Untuk itu
penulis merumuskan permasalahan yang timbul, diantaranya: 1. Penentuan sudut serang untuk mengetahui karakeristik airfoil yang akan
digunakan sebagai rotor turbin angin. 2. Pengaruh jumlah sudu terhadap daya yang dihasilkan turbin angin.
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan simulasi turbin angin yang akan digunakan untuk menggerakkan aerator di tambak udang. Pada penelitian ini
hanya fokus pada pengaruh jumlah sudu turbin terhadap unjuk kerja turbin angin sebagai penggerak aerator secara simulasi dengan bantuan software
Computational Fluid Dynamics CFD sehingga didapatkan jumlah sudu yang optimal terhadap turbin angin.
1.3.2 Tujuan Khusus
Penelitian tentang turbin angin Darrieus-H ini memiliki tujuan khusus yang terdiri atas beberapa, yaitu;
1. Melakukan simulasi terhadap airfoil NACA 0018 dengan bantuan software Computational Fluid Dynamics CFD untuk mengetahui
kecepatan, tekanan, gaya angkat, gaya hambat serta kontur aliran udara yang melalui airfoil.
2. Melakukan simulasi desain 2D turbin angin untuk mengetahui kecepatan udara serta melihat kontur aliran udara yang melalui peralatan turbin
angin. 3. Menetapkan jumlah sudu yang optimal pada turbin angin yang akan
dirancang bangun.
Universitas Sumatera Utara
1.4 Batasan Masalah
Dengan melihat begitu banyaknya faktor yang terdapat dalam perancangan turbin angin ini, penulis membuat batasan masalah agar tujuan dan target
penelitian dapat dicapai sesuai perncanaan. Batasan masalah penelitian ini adalah : 1. Airfoil yang akan dianalisa adalah tipe NACA 0018 untuk mendapatkan
koefisien lift dan koefisien drag dimana analisa dilakukan secara 2D dengan variasi sudut serang 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.
2. Pemodelan secara 2D peralatan turbin angin untuk mengetahui pengaruh jumlah sudu terhadap performa turbin angin ini dengan variasi jumlah
sudu 3, 4, 5 dan 6. 3. Simulasi dilakukan secara numerik dengan bantuan software
Computational Fluid Dynamic. Untuk model dilakukan dengan bantuan preprocessor Gambit dan Solidwork dan analisa fluidanya dengan
menggunakan Fluent.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab. Adapun rincian dari penulisan ini disajikan sebagai berikut :
- Bab I Pendahuluan Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang meliputi
pembahasan tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
- Bab II Tinjauan Pustaka Bab ini berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok
permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan.
- Bab III Metode penelitian Bab ini berisikan metode dari pengerjaan meliputi langkah langkah pengolahan
dan analisa data serta mensimulasikannya dengan bantuan software CFD.
Universitas Sumatera Utara
- Bab IV Hasil dan Pembahasan Bab ini berisikan hasil simulasi berupa koefisien lift, koefisien drag dari airfoil
yang dianalisis lalu membandingkannya dengan hasil pengujian secara eksperimental.
- Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisikan kesimpulan dari penelitian ini. Ringkasan lengkap tentang isi
penelitian ini terdapat di bagian ini. Juga dituliskan beberapa saran kepada para pembaca agar terdapat perbaikan di masa yang akan datang.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Energi Angin
Angin adalah sumber energi yang tersedia cukup berlimpah di alam. Pemanfaatannya telah dimulai sejak tahun 5000 SM untuk menggerakkan baling-
baling perahu di Sungai Nil. Tahun 200 SM, Cina telah memanfaatkan energi angin untuk pompa air, dan di Timur Tengah telah dimanfaatkan untuk
menggiling biji-bijian. Pada abad ke-20, energi angin telah banyak dimanfaatkan untuk pengolahan makanan, pompa air, dan pembangkit listrik.
Energi angin merupakan suatu kekuatan yang dimiliki oleh suatu zat sehingga mempunyai pengaruh pada keadaan sekitarnya. Menurut mediumnya
dikenal banyak jenis energi. Diantaranya, energi gelombang, energi arus laut, energi kosmos, energi yang terkandung dalam senyawa atom, dan energi-energi
lainnya. Salah satu dari energi tersebut adalah energi angin yang jumlahnya tak terbatas dan banyak digunakan untuk meringankan kerja manusia. Angin
memberikan energi gerak sehingga mampu menggerakkan kincir angin, perahu layar, dan bisa dimanfaatkan menjadi pembangkit listrik berupa turbin angin.
Keberadaan energi angin ini terdapat dilapisan atmosfer bumi yang banyak mengandung partikel udara dan gas. Lapisan troposfer merupakan lapisan
atmosfer terendah bumi dan dilapisan ini semua peristiwa cuaca termasuk angin terjadi.
Energi angin merupakan salah satu bentuk energi yang dapat diperbaharui. Angin merupakan gejala alam yang diakibatkan adanya perbedaan suhu antara udara
panas dan udara dingin. Didaerah khatulistiwa, udaranya menjadi panas, mengembang lalu menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih
dingin. Sebaliknya, daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara berupa perpindahan
udara dari kutub utara ke garis khatulistiwa menyusuri permukaan bumi dan sebaliknya suatu perpindahan udara dari garis khatulistiwa kembali ke kutub
utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi Asan Damanik, 2011.
Universitas Sumatera Utara
